JP2841783B2 - Ultrasonic level meter - Google Patents

Ultrasonic level meter

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JP2841783B2
JP2841783B2 JP2212984A JP21298490A JP2841783B2 JP 2841783 B2 JP2841783 B2 JP 2841783B2 JP 2212984 A JP2212984 A JP 2212984A JP 21298490 A JP21298490 A JP 21298490A JP 2841783 B2 JP2841783 B2 JP 2841783B2
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義三 石田
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、容器内に貯溜されている液体について、そ
の液面の高を計測する超音波レベル計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an ultrasonic level meter for measuring the liquid level of a liquid stored in a container.

<従来の技術> 容器内に貯溜されている、たとえば石油、牛乳、ビー
ル等の液体の貯溜量を監視するために、液面の高さを計
測する超音波レベル計が使用されている。
<Related Art> An ultrasonic level meter that measures the height of a liquid surface is used to monitor the storage amount of a liquid such as oil, milk, or beer stored in a container.

従来の超音波レベル計は、第2図(a)に示すよう
に、容器a内の上部に超音波探触子bを配置し、この超
音波探触子bから液面に向けて垂直に超音波パルスを発
射し、その反射波を再び超音波探触子bで受波し、超音
波の送受波に要する時間に基づいて液面の高さを計測す
る。あるいは、第2図(b)に示すように、液体の中に
超音波探触子bを沈め、容器a内の底部から超音波パル
スを発射して、上記と同様に送受波に要する時間に基づ
いて液面の高さを計測する。
As shown in FIG. 2 (a), a conventional ultrasonic level meter has an ultrasonic probe b disposed at an upper portion in a container a, and vertically extends from the ultrasonic probe b toward the liquid surface. An ultrasonic pulse is emitted, the reflected wave is received again by the ultrasonic probe b, and the liquid level is measured based on the time required for transmitting and receiving the ultrasonic wave. Alternatively, as shown in FIG. 2 (b), the ultrasonic probe b is immersed in the liquid and the ultrasonic pulse is emitted from the bottom in the container a. The height of the liquid level is measured based on this.

<発明が解決しようとする課題> しかしながら、第2図(a)に示す構成では、液体が
たとえば牛乳やビールのようなものでは、そのような液
体が容器に注入されると、液面上に多数の泡cが存在
し、その泡cによって超音波が散乱されるために安定し
た計測結果が得られない。
<Problem to be Solved by the Invention> However, in the configuration shown in FIG. 2 (a), when the liquid is, for example, milk or beer, when such a liquid is poured into a container, the liquid is placed on the liquid surface. Since a large number of bubbles c exist and ultrasonic waves are scattered by the bubbles c, a stable measurement result cannot be obtained.

一方、第2図(b)に示す構成では、液面上の泡の影
響は受けないが、液体がたとえば重油のような比重の大
きいものでは、それが容器aに注入されると液中に存在
する気泡dがなかなか浮上しないので、その気泡dの存
在によって超音波が減衰を受けるために安定した計測結
果が得られない。
On the other hand, in the structure shown in FIG. 2 (b), there is no influence of bubbles on the liquid surface. However, if the liquid has a large specific gravity, for example, heavy oil, when it is poured into the container a, it will be in the liquid. Since the existing bubble d does not easily float, the ultrasonic wave is attenuated by the presence of the bubble d, so that a stable measurement result cannot be obtained.

<課題を解決するための手段> 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、液面上に泡が存在したり、液体中に気泡が存在す
るような場合でも、それらに影響されることなく、液面
の高さを精度良く計測できるようにするものである。
<Means for Solving the Problems> The present invention has been made in view of such circumstances, and even when bubbles exist on the liquid surface or bubbles exist in the liquid, the present invention is not limited thereto. The height of the liquid surface can be accurately measured without being affected by the height.

そのため、本発明は、超音波パルスの送受波を行う超
音波探触子6を有し、この超音波探触子6から容器1内
に貯溜されている液体2の液面に向かって超音波パルス
を発射し、その反射波を再び超音波探触子6で受波する
までの時間に基づいて前記液面の高さを計測する超音波
レベル計において、 超音波探触子6を容器1の底部に配置する一方、容器
1内に配置される液体よりも比重の小さい浮き具8と、
この浮き具8に揺動自在に懸垂された液体よりも比重の
大きい反射板10とを備えた構成とした。
Therefore, the present invention has an ultrasonic probe 6 for transmitting and receiving an ultrasonic pulse, and the ultrasonic probe 6 transmits ultrasonic waves from the ultrasonic probe 6 toward the liquid surface of the liquid 2 stored in the container 1. An ultrasonic level meter for measuring the height of the liquid surface based on the time until a pulse is emitted and the reflected wave is received by the ultrasonic probe 6 again. A floating tool 8 having a lower specific gravity than the liquid disposed in the container 1 while being disposed at the bottom of the container 1;
The floating member 8 is provided with a reflecting plate 10 having a higher specific gravity than the liquid suspended in a swingable manner.

<作用> 上記構成において、容器1底部に配置された超音波探
触子6から発射された超音波パルスは、浮き具8から懸
垂されている反射板10で反射されて再び超音波探触子6
で受波される。そして、この間の送受波に要する時間を
計測すれば、超音波探触子6と反射板10との距離mが求
まる。また、液体2の貯溜量の増減に応じて浮き具8の
高さが変化しても、この浮き具8と反射板10との間の距
離lは一定であるから、結局、超音波探触子6と液面と
の距離はm+lにより求めることができる。
<Operation> In the above configuration, the ultrasonic pulse emitted from the ultrasonic probe 6 arranged at the bottom of the container 1 is reflected by the reflector 10 suspended from the floating tool 8, and is again returned to the ultrasonic probe. 6
Is received by Then, by measuring the time required for transmitting and receiving waves during this time, the distance m between the ultrasonic probe 6 and the reflecting plate 10 can be determined. Further, even if the height of the floating tool 8 changes in accordance with the increase or decrease of the storage amount of the liquid 2, the distance l between the floating tool 8 and the reflecting plate 10 is constant. The distance between the element 6 and the liquid surface can be determined by m + 1.

ここで、気泡は液面の近くになる程、数多く存在する
ので、浮き具8と反射板10との距離lを適宜設定すれ
ば、気泡が数多く存在す箇所を避けたかたちで反射板10
が超音波探触子6と対向することにり、気泡の影響を受
けずにすむ。また、容器1の底面側から超音波パルスを
発射するので、液面上の泡の影響も当然受けない。
Here, the more bubbles are present near the liquid surface, the more the distance l between the floater 8 and the reflector 10 is set, the better the distance between the floats 8 and the reflector 10 will be.
Are opposed to the ultrasonic probe 6, so that they are not affected by bubbles. Further, since the ultrasonic pulse is emitted from the bottom surface side of the container 1, the influence of bubbles on the liquid surface is naturally not affected.

<実施例> 第1図は本発明の実施例に係る超音波レベル計の構成
図である。同図において、符号1は容器、2は容器1内
に貯溜された液体、3は液体2の注入口、4は超音波レ
ベル計である。
<Embodiment> FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic level meter according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a container, 2 denotes a liquid stored in the container 1, 3 denotes an inlet for the liquid 2, and 4 denotes an ultrasonic level meter.

この超音波レベル計4は、超音波パルスの送受波を行
う超音波探触子6と、この超音波探触子6で送受波され
る超音波パルスの時間に基づいて液面2aまでの距離を計
測する計測部7とを有する。そして、超音波探触子6が
容器1外部の底部に取り付けられている。さらに、容器
1内には、液体2よりも比重の小さい浮き具8が設けら
れ、液体2上に浮かんでいる。また、この浮き具8の下
部には所定長さlを有するアーム9がピン結合等により
揺動自在に取り付けられ、このアーム9に液体2よりも
比重の大きい金属等でできた反射板10が固定されてい
る。これによって、注入口3から液体が注入された際に
浮き具8が揺動しても、それに影響されずに反射板10が
静止するようになっている。そして、反射板10と超音波
探触子6とが互いに対向している。
The ultrasonic level meter 4 includes an ultrasonic probe 6 for transmitting and receiving an ultrasonic pulse, and a distance to a liquid surface 2a based on the time of the ultrasonic pulse transmitted and received by the ultrasonic probe 6. And a measurement unit 7 for measuring Then, the ultrasonic probe 6 is attached to the bottom outside the container 1. Further, a floating tool 8 having a specific gravity smaller than that of the liquid 2 is provided in the container 1 and floats on the liquid 2. An arm 9 having a predetermined length 1 is attached to the lower part of the float 8 by a pin or the like so as to be swingable. A reflecting plate 10 made of a metal having a specific gravity larger than that of the liquid 2 is attached to the arm 9. Fixed. Thereby, even if the float 8 swings when the liquid is injected from the inlet 3, the reflector 10 is stopped without being affected by the swing. The reflection plate 10 and the ultrasonic probe 6 face each other.

12はトリガパルスを発生するトリガパルス発生部、14
はトリガパルスに応答して超音波探触子6の励振用の駆
動パルスを出力する送波部、16は超音波探触子6で超音
波エコーを受波して得られる信号を増幅、検波する受波
部、18は受波部18からの信号レベルを予め設定されたし
きい値と比較するレベル比較部である。また、20は超音
波パルスの送波時間を計数するカウンタで、超音波トリ
ガパルス発生部からのトリガパルスに応答してカウント
動作を開始し、レベル比較部18の出力信号に応答してカ
ウント動作を停止する。22は浮き具8と反射板10との距
離に応じたプリセット値をカウンタに与えるための設定
部、24はカウンタ20のカウント出力に基づいて液面の高
さを計測する演算部、26は演算結果を表示する表示部で
ある。
12 is a trigger pulse generator that generates a trigger pulse, 14
Is a transmitting unit that outputs a drive pulse for exciting the ultrasonic probe 6 in response to a trigger pulse, and 16 is an amplifier that amplifies and detects a signal obtained by receiving an ultrasonic echo with the ultrasonic probe 6. The receiving section 18 is a level comparing section for comparing the signal level from the receiving section 18 with a preset threshold value. Reference numeral 20 denotes a counter for counting the transmission time of the ultrasonic pulse, which starts counting in response to a trigger pulse from the ultrasonic trigger pulse generator, and counts in response to the output signal of the level comparator 18. To stop. Reference numeral 22 denotes a setting unit for providing a counter with a preset value corresponding to the distance between the float 8 and the reflection plate 10, 24 denotes a calculation unit that measures the liquid level based on the count output of the counter 20, and 26 denotes a calculation. It is a display section for displaying the result.

上記構成において、液体2の貯溜量の増減に応じて浮
き具8の高さが変化しても、この浮き具8と反射板10と
の間の距離lは一定に保たれる。ここで、通常気泡30は
液面の近くになる程、数多く存在するので、浮き具8と
反射板10との距離lを適宜設定すれば、気泡30が数多く
存在する箇所を避けたかたちで反射板10が超音波探触子
6と対向することにり、気泡30の影響を受けずにすむ。
また、容器1の底面側から超音波パルスを発射するの
で、液面2a上に泡32が存在していてもその影響は当然受
けない。
In the above configuration, even if the height of the floating member 8 changes according to the increase or decrease of the storage amount of the liquid 2, the distance l between the floating member 8 and the reflecting plate 10 is kept constant. Here, since the number of the bubbles 30 usually increases as it approaches the liquid surface, if the distance l between the floating tool 8 and the reflecting plate 10 is appropriately set, the reflection is performed in such a manner as to avoid the portion where the number of bubbles 30 exists. Since the plate 10 faces the ultrasonic probe 6, the plate 10 is not affected by the bubbles 30.
In addition, since the ultrasonic pulse is emitted from the bottom surface side of the container 1, even if the bubbles 32 exist on the liquid surface 2a, the influence is naturally not affected.

したがって、トリガパルス発生部12からトリガパルス
が出力されると、これに応じてカウンタ20がカウント動
作を開始する一方、送波部14から駆動パルスが出力さ
れ、この駆動パルスによって容器2の底部に配置された
超音波探触子6から超音波パルスが発射される。そし
て、この超音波パルスは、気泡30の影響を殆ど受けるこ
となく浮き具8により懸垂されている反射板10で反射さ
れて再び超音波探触子6で受波される。そして、超音波
探触子6からの出力は受波部16で増幅、検波された後、
レベル比較部18で所定のしきい値と比較される。
Therefore, when the trigger pulse is output from the trigger pulse generation unit 12, the counter 20 starts the counting operation in response thereto, while the driving pulse is output from the transmission unit 14, and this driving pulse causes the bottom of the container 2 to be output. An ultrasonic pulse is emitted from the arranged ultrasonic probe 6. Then, this ultrasonic pulse is reflected by the reflecting plate 10 suspended by the floater 8 and is received again by the ultrasonic probe 6 with little influence of the bubble 30. Then, the output from the ultrasonic probe 6 is amplified and detected by the receiving unit 16,
The level is compared with a predetermined threshold value by the level comparing section 18.

トリガパルス発生部12からトリガパルスが入力される
と、カウンタ20はそのプリセット値からカウント動作を
開始する。そして、反射板10で反射された超音波エコー
が受波された場合には、その信号レベルはレベル比較部
18で設定されたしきい値を越えるので、そのときのレベ
ル比較部18からの出力によってカウンタ20はカウント動
作を停止する。これにより、カウンタ20からは、超音波
探触子6と反射板10との間の距離mを往復するのに要す
る時間に対応するカウント値が出力されるので、そのカ
ウント値が次段の演算部24に送出される。演算部24に
は、設定部22によって浮き具8と反射板10との距離lと
容器1の底面の厚さtを考慮した補正データが与えられ
ているので、演算部24は、超音波探触子6と液体2の液
面2aまでの距離m+l−tを算出し、その距離m+l−
tの値が液面2aの高さとして表示部26に表示される。
When a trigger pulse is input from the trigger pulse generator 12, the counter 20 starts counting from the preset value. When the ultrasonic echo reflected by the reflector 10 is received, its signal level is compared with the level comparing section.
Since the value exceeds the threshold value set at 18, the counter 20 stops the counting operation by the output from the level comparing section 18 at that time. As a result, the counter 20 outputs a count value corresponding to the time required to reciprocate the distance m between the ultrasonic probe 6 and the reflecting plate 10, and the count value is calculated by the next stage. It is sent to the unit 24. The calculation unit 24 is provided with correction data in consideration of the distance 1 between the float 8 and the reflector 10 and the thickness t of the bottom surface of the container 1 by the setting unit 22. Calculate the distance m + lt between the touch element 6 and the liquid level 2a of the liquid 2, and calculate the distance m + 1-t.
The value of t is displayed on the display unit 26 as the height of the liquid level 2a.

なお、この実施例では、超音波探触子6を容器1外部
の底面に取り付けているが、従来と同じように、容器1
の液体2内に沈めて配置して液面2aの高さを計測するこ
ともできるのは勿論である。
In this embodiment, the ultrasonic probe 6 is attached to the bottom surface outside the container 1.
Of course, it is also possible to measure the height of the liquid surface 2a by immersing the liquid 2 in the liquid 2.

<発明の効果> 本発明によれば、液面上に泡が存在したり、液体中に
気泡が存在するような場合でも、それらに影響されるこ
となく、液面の高さを精度良く計測できるようになる等
の優れた効果が発揮される。
<Effect of the Invention> According to the present invention, even when bubbles are present on the liquid surface or bubbles are present in the liquid, the height of the liquid surface can be accurately measured without being affected by them. Excellent effects such as being able to be achieved are exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例に係る超音波レベル計の構成
図、第2図は従来の超音波レベル計の説明図である。 1……容器、2……液体、4……超音波レベル計、6…
…超音波探触子、8……浮き具、10……反射板。
FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic level meter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional ultrasonic level meter. 1 ... container, 2 ... liquid, 4 ... ultrasonic level meter, 6 ...
... Ultrasonic probe, 8 ... Floating tool, 10 ... Reflector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 23/28 G01F 23/30 - 23/76──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01F 23/28 G01F 23/30-23/76

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】超音波パルスの送受波を行う超音波探触子
(6)を有し、この超音波探触子(6)から容器(1)
内に貯溜されている液体(2)の液面に向かって超音波
パルスを発射し、その反射波を再び超音波探触子(6)
で受波するまでの時間に基づいて前記液面の高さを計測
する超音波レベル計において、 前記超音波探触子(6)は容器(1)の底部に配置する
一方、 前記容器(1)内に配置される液体よりも比重の小さい
浮き具(8)と、 この浮き具(8)に揺動自在に懸垂された液体よりも比
重の大きい反射板(10)と、 を備えることを特徴とする超音波レベル計。
An ultrasonic probe (6) for transmitting and receiving an ultrasonic pulse is provided, and a container (1) is provided from the ultrasonic probe (6).
An ultrasonic pulse is emitted toward the liquid surface of the liquid (2) stored in the ultrasonic probe, and the reflected wave is again transmitted to the ultrasonic probe (6).
In the ultrasonic level meter for measuring the height of the liquid level based on the time until the wave is received by the ultrasonic probe (6), the ultrasonic probe (6) is arranged at the bottom of the container (1), And a reflector (10) having a specific gravity greater than that of the liquid suspended in the floater (8) and being swingably suspended on the floater (8). Characteristic ultrasonic level meter.
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